WO2023033575A1 - 유기 광전자 소자용 조성물, 유기 광전자 소자 및 표시 장치 - Google Patents
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Abstract
제1 화합물, 제2 화합물, 및 제3 화합물을 포함하고, 상기 제1 화합물은 화학식 Ⅰ 또는 화학식 Ⅱ로 표현되고, 상기 제2 화합물은 화학식 Ⅲ로 표현되며, 상기 제3 화합물은 화학식 Ⅳ로 표현되는 유기 광전자 소자용 조성물, 및 이를 포함하는 유기 광전자 소자 및 표시 장치에 관한 것이다. 상기 화학식 Ⅰ, 화학식 Ⅱ, 화학식 Ⅲ 및 화학식 Ⅳ의 상세 내용은 명세서에 기재한 바와 같다. 대표도: 도 1
Description
유기 광전자 소자용 조성물, 유기 광전자 소자 및 표시 장치에 관한 것이다.
유기 광전자 소자(organic optoelectronic diode)는 전기 에너지와 광 에너지를 상호 전환할 수 있는 소자이다.
유기 광전자 소자는 동작 원리에 따라 크게 두 가지로 나눌 수 있다. 하나는 광 에너지에 의해 형성된 엑시톤(exciton)이 전자와 정공으로 분리되고 전자와 정공이 각각 다른 전극으로 전달되면서 전기 에너지를 발생하는 광전 소자이고, 다른 하나는 전극에 전압 또는 전류를 공급하여 전기 에너지로부터 광 에너지를 발생하는 발광 소자이다.
유기 광전자 소자의 예로는 유기 광전 소자, 유기 발광 소자, 유기 태양 전지 및 유기 감광체 드럼(organic photo conductor drum) 등을 들 수 있다.
이 중, 유기 발광 소자(organic light emitting diode, OLED)는 근래 평판 표시 장치(flat panel display device)의 수요 증가에 따라 크게 주목받고 있다. 유기 발광 소자는 전기 에너지를 빛으로 전환시키는 소자로서, 유기 발광 소자의 성능은 전극 사이에 위치하는 유기 재료에 의해 많은 영향을 받는다.
일 구현예는 고효율 및 장수명 유기 광전자 소자를 구현할 수 있는 유기광전자소자용 조성물을 제공한다.
다른 구현예는 상기 유기광전자소자용 조성물을 포함하는 유기 광전자 소자를 제공한다.
또 다른 구현예는 상기 유기 광전자 소자를 포함하는 표시 장치를 제공한다.
일 구현예에 따르면, 제1 화합물, 제2 화합물, 및 제3 화합물을 포함하고, 상기 제1 화합물은 하기 화학식 Ⅰ 또는 화학식 Ⅱ로 표현되고, 상기 제2 화합물은 하기 Ⅲ로 표현되며, 상기 제3 화합물은 하기 화학식 Ⅳ로 표현되는, 유기 광전자 소자용 조성물을 제공한다.
[화학식 Ⅰ] [화학식 Ⅱ]
상기 화학식 Ⅰ 및 화학식 Ⅱ에서,
Z1 내지 Z6은 N 또는 C-La-Ra이고,
Z1 내지 Z3 중 적어도 둘은 N이고,
Z4 내지 Z6 중 적어도 둘은 N이고,
X1은 O 또는 S이고,
La 및 L1 내지 L6은 각각 독립적으로 단일 결합, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로고리기 또는 이들의 조합이고,
R1, R2, R6 및 R7은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기, 또는 이들의 조합이고,
Ra, R3 내지 R5, 및 R8은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기, 치환 또는 비치환된 티오아릴기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 치환 또는 비치환된 아민기, 할로겐, 시아노기 또는 이들의 조합이고,
화학식 Ⅰ의 Ra는 각각 독립적으로 존재하거나 R1 또는 R2와 연결되어 치환 또는 비치환된 헤테로 방향족의 다환식 고리를 형성하고,
화학식 Ⅰ의 R3 내지 R5는 각각 독립적으로 존재하거나 인접한 기가 연결되어 치환 또는 비치환된 헤테로 방향족의 다환식 고리를 형성하고,
화학식 Ⅱ의 Ra는 각각 독립적으로 존재하거나 R6 또는 R7와 연결되어 치환 또는 비치환된 헤테로 방향족의 다환식 고리를 형성하고,
n1 및 n4는 각각 독립적으로 1 내지 3의 정수 중 하나이고,
n2 및 n3은 각각 독립적으로 1 내지 4의 정수 중 하나이고,
고리 A는 하기 화학식 Ⅱ-1 내지 화학식 Ⅱ-14 중 어느 하나로 표시되고,
[화학식 Ⅱ-1][화학식 Ⅱ-2][화학식 Ⅱ-3][화학식 Ⅱ-4]
[화학식 Ⅱ-5] [화학식 Ⅱ-6] [화학식 Ⅱ-7] [화학식 Ⅱ-8]
[화학식 Ⅱ-9] [화학식 Ⅱ-10] [화학식 Ⅱ-11]
[화학식 Ⅱ-12] [화학식 Ⅱ-13] [화학식 Ⅱ-14]
상기 화학식 Ⅱ-1 내지 화학식 Ⅱ-14에서,
X2는 O 또는 S이고,
R9 내지 R24는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 치환 또는 비치환된 아민기, 할로겐, 시아노기 또는 이들의 조합이고,
n5, n7, n10, n13 내지 n15, n17, n18, 및 n20은 각각 독립적으로 1 내지 4의 정수 중 하나이고,
n6, n8, n9, n11, n12, n16, 및 n19는 각각 독립적으로 1 또는 2의 정수이고,
*은 연결 지점이며;
[화학식 Ⅲ]
상기 화학식 Ⅲ에서,
L7은 단일 결합, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로고리기 또는 이들의 조합이고,
Ar1은 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 디벤조퓨란일기, 치환 또는 비치환된 디벤조티오펜일기 또는 이들의 조합이고,
R25는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 치환 또는 비치환된 아민기, 할로겐, 시아노기 또는 이들의 조합이고,
n21은 1 내지 4의 정수 중 하나이며,
고리 B는 하기 화학식 Ⅲ-1 내지 화학식 Ⅲ-4 중 어느 하나로 표시되고:
[화학식 Ⅲ-1] [화학식 Ⅲ-2]
[화학식 Ⅲ-3] [화학식 Ⅲ-4]
상기 화학식 Ⅲ-1 내지 화학식 Ⅲ-4에서,
L8 및 L9는 각각 독립적으로 단일 결합, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로고리기 또는 이들의 조합이고,
L10은 단일 결합, 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기이고,
Ar2 및 Ar3은 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 디벤조퓨란일기, 치환 또는 비치환된 디벤조티오펜일기 또는 이들의 조합이고,
R26 내지 R30은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 치환 또는 비치환된 아민기, 할로겐, 시아노기 또는 이들의 조합이고,
n22 및 n23은 각각 독립적으로 1 내지 3의 정수 중 하나이고,
n25는 1 또는 2의 정수이고,
n24 및 n26은 각각 독립적으로 1 내지 4의 정수 중 하나이고,
*은 연결 지점이며;
[화학식 Ⅳ]
상기 화학식 Ⅳ에서,
X3는 O 또는 S이고,
L11은 단일 결합, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로고리기 또는 이들의 조합이고,
R31 내지 R35는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 치환 또는 비치환된 아민기, 할로겐, 시아노기 또는 이들의 조합이고,
n27, n28, 및 n31은 각각 독립적으로 1 내지 4의 정수 중 하나이며,
n29 및 n30은 각각 독립적으로 1 내지 3의 정수 중 하나이다.
다른 구현예에 따르면, 서로 마주하는 양극과 음극, 상기 양극과 상기 음극 사이에 위치하는 적어도 1층의 유기층을 포함하고, 상기 유기층은 상기 유기 광전자 소자용 조성물을 포함하는 유기 광전자 소자를 제공한다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 유기 광전자 소자를 포함하는 표시 장치를 제공한다.
고효율 장수명 유기 광전자 소자를 구현할 수 있다.
도 1은 일 구현예에 따른 유기 발광 소자를 도시한 단면도이다.
<부호의 설명>
100: 유기 발광 소자
105: 유기층
110: 음극
120: 양극
130: 발광층
140: 정공 수송 영역
150: 전자 수송 영역
이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 "치환"이란 별도의 정의가 없는 한, 치환기 또는 화합물 중의 적어도 하나의 수소가 중수소, 할로겐기, 히드록실기, 아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 아민기, 니트로기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C40 실릴기, C1 내지 C30 알킬기, C1 내지 C10 알킬실릴기, C6 내지 C30 아릴실릴기, C3 내지 C30 시클로알킬기, C3 내지 C30 헤테로시클로알킬기, C6 내지 C30 아릴기, C2 내지 C30 헤테로아릴기, C1 내지 C20 알콕시기, C1 내지 C10 트리플루오로알킬기, 시아노기, 또는 이들의 조합으로 치환된 것을 의미한다.
본 발명의 일 예에서, "치환"은 치환기 또는 화합물 중의 적어도 하나의 수소가 중수소, 시아노기, C1 내지 C30 알킬기, C1 내지 C10 알킬실릴기, C6 내지 C30 아릴아민기, C6 내지 C30 아릴실릴기, C3 내지 C30 시클로알킬기, C3 내지 C30 헤테로시클로알킬기, C6 내지 C30 아릴기, C2 내지 C30 헤테로아릴기로 치환된 것을 의미한다. 또한, 본 발명의 구체적인 일 예에서, "치환"은 치환기 또는 화합물 중의 적어도 하나의 수소가 중수소, 시아노기, C1 내지 C20 알킬기, C6 내지 C30 아릴아민기, C6 내지 C30 아릴기, 또는 C2 내지 C30 헤테로아릴기로 치환된 것을 의미한다. 또한, 본 발명의 구체적인 일 예에서, "치환"은 치환기 또는 화합물 중의 적어도 하나의 수소가 중수소, 시아노기, C1 내지 C5 알킬기, C6 내지 C20 아릴아민기, C6 내지 C18 아릴기, 디벤조퓨란일기, 디벤조티오펜일기, 카바졸일기 또는 피리디닐기로 치환된 것을 의미한다. 또한, 본 발명의 구체적인 일 예에서, "치환"은 치환기 또는 화합물 중의 적어도 하나의 수소가 중수소, 시아노기, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, C6 내지 C20 아릴아민기, 페닐기, 바이페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 트리페닐기, 플루오레닐기, 디벤조퓨란일기, 디벤조티오펜일기, 카바졸일기 또는 피리디닐기로 치환된 것을 의미한다.
본 명세서에서, “비치환”이란 수소 원자가 다른 치환기로 치환되지 않고 수소 원자로 남아있는 것을 의미한다.
본 명세서에서, “수소 치환(-H)은 “중수소 치환(-D) 또는 “삼중수소 치환(-T)을 포함할 수 있다.
본 명세서에서 "헤테로"란 별도의 정의가 없는 한, 하나의 작용기 내에 N, O, S, P 및 Si로 이루어진 군에서 선택되는 헤테로 원자를 1 내지 3개 함유하고, 나머지는 탄소인 것을 의미한다.
본 명세서에서 "아릴(aryl)기"는 탄화수소 방향족 모이어티를 하나 이상 갖는 그룹을 총괄하는 개념으로서, 탄화수소 방향족 모이어티의 모든 원소가 p-오비탈을 가지면서, 이들 p-오비탈이 공액(conjugation)을 형성하고 있는 형태, 예컨대 페닐기, 나프틸기 등을 포함하고, 2 이상의 탄화수소 방향족 모이어티들이 시그마 결합을 통하여 연결된 형태, 예컨대 바이페닐기, 터페닐기, 쿼터페닐기 등을 포함하며, 2 이상의 탄화수소 방향족 모이어티들이 직접 또는 간접적으로 융합된 비방향족 융합 고리, 예컨대 플루오레닐기 등을 포함할 수 있다.
아릴기는 모노시클릭, 폴리시클릭 또는 융합 고리 폴리시클릭(즉, 탄소원자들의 인접한 쌍들을 나눠 가지는 고리) 작용기를 포함한다.
본 명세서에서 "헤테로고리기(heterocyclic group)"는 헤테로아릴기를 포함하는 상위 개념으로서, 아릴기, 시클로알킬기, 이들의 융합고리 또는 이들의 조합과 같은 고리 화합물 내에 탄소 (C) 대신 N, O, S, P 및 Si로 이루어진 군에서 선택되는 헤테로 원자를 적어도 한 개를 함유하는 것을 의미한다. 상기 헤테로고리기가 융합고리인 경우, 상기 헤테로고리기 전체 또는 각각의 고리마다 헤테로 원자를 한 개 이상 포함할 수 있다.
일 예로 "헤테로아릴(heteroaryl)기"는 아릴기 내에 N, O, S, P 및 Si로 이루어진 군에서 선택되는 헤테로 원자를 적어도 한 개를 함유하는 것을 의미한다. 2 이상의 헤테로아릴기는 시그마 결합을 통하여 직접 연결되거나, 상기 헤테로아릴기가 2 이상의 고리를 포함할 경우, 2 이상의 고리들은 서로 융합될 수 있다. 상기 헤테로아릴기가 융합고리인 경우, 각각의 고리마다 상기 헤테로 원자를 1 내지 3개 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기는, 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 나프틸기, 치환 또는 비치환된 안트라세닐기, 치환 또는 비치환된 페난트레닐기, 치환 또는 비치환된 나프타세닐기, 치환 또는 비치환된 피레닐기, 치환 또는 비치환된 바이페닐기, 치환 또는 비치환된 p-터페닐기, 치환 또는 비치환된 m-터페닐기, 치환 또는 비치환된 o-터페닐기, 치환 또는 비치환된 크리세닐기, 치환 또는 비치환된 트리페닐렌기, 치환 또는 비치환된 페릴레닐기, 치환 또는 비치환된 플루오레닐기, 치환 또는 비치환된 인데닐기, 또는 이들의 조합일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
보다 구체적으로, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기는, 치환 또는 비치환된 퓨라닐기, 치환 또는 비치환된 티오페닐기, 치환 또는 비치환된 피롤릴기, 치환 또는 비치환된 피라졸릴기, 치환 또는 비치환된 이미다졸일기, 치환 또는 비치환된 트리아졸일기, 치환 또는 비치환된 옥사졸일기, 치환 또는 비치환된 티아졸일기, 치환 또는 비치환된 옥사디아졸일기, 치환 또는 비치환된 티아디아졸일기, 치환 또는 비치환된 피리딜기, 치환 또는 비치환된 피리미디닐기, 치환 또는 비치환된 피라지닐기, 치환 또는 비치환된 트리아지닐기, 치환 또는 비치환된 벤조퓨라닐기, 치환 또는 비치환된 벤조티오페닐기, 치환 또는 비치환된 벤즈이미다졸일기, 치환 또는 비치환된 인돌일기, 치환 또는 비치환된 퀴놀리닐기, 치환 또는 비치환된 이소퀴놀리닐기, 치환 또는 비치환된 퀴나졸리닐기, 치환 또는 비치환된 퀴녹살리닐기, 치환 또는 비치환된 나프티리디닐기, 치환 또는 비치환된 벤즈옥사진일기, 치환 또는 비치환된 벤즈티아진일기, 치환 또는 비치환된 아크리디닐기, 치환 또는 비치환된 페나진일기, 치환 또는 비치환된 페노티아진일기, 치환 또는 비치환된 페녹사진일기, 치환 또는 비치환된 디벤조퓨란일기, 또는 치환 또는 비치환된 디벤조티오펜일기, 또는 이들의 조합일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
본 명세서에서, 정공 특성이란, 전기장(electric field)을 가했을 때 전자를 공여하여 정공을 형성할 수 있는 특성을 말하는 것으로, HOMO 준위를 따라 전도 특성을 가져 양극에서 형성된 정공의 발광층으로의 주입, 발광층에서 형성된 정공의 양극으로의 이동 및 발광층에서의 이동을 용이하게 하는 특성을 의미한다.
또한 전자 특성이란, 전기장을 가했을 때 전자를 받을 수 있는 특성을 말하는 것으로, LUMO 준위를 따라 전도 특성을 가져 음극에서 형성된 전자의 발광층으로의 주입, 발광층에서 형성된 전자의 음극으로의 이동 및 발광층에서의 이동을 용이하게 하는 특성을 의미한다.
이하 일 구현예에 따른 유기광전자소자용 조성물을 설명한다.
일 구현예에 따른 유기광전자소자용 조성물은 3종의 화합물을 포함하는 혼합물이며, 구체적으로 전자 특성을 가지는 제1 화합물과 정공 특성을 가지는 제2 화합물 그리고 버퍼(buffer) 특성을 가지는 제3 화합물을 포함한다.
상기 제3 화합물은 상기 제1 화합물 및 제2 화합물의 HOMO-LUMO 밴드 갭을 모두 포함하는 넓은 영역의 HOMO-LUMO 밴드 갭을 가지는 화합물로서, 상기 정공 특성을 가지는 제2 화합물의 정공 이동도보다 더 낮은 정공 이동도를 가지게 되어 정공 주입 특성을 늦춰주고, 이로 인해 정공 트랩을 줄여주는 효과를 가져올 수 있다.
또한, 상기 제1 화합물의 전자 이동도보다 더 낮은 전자 이동도를 가지면서 발광층 영역이 상대적으로 정공수송보조층 방향으로 옮겨감에 따라 전자수송보조층 쪽 계면에서의 엑시톤 퀜칭 및 이로 인한 열화를 감소시키는 효과를 얻을 수 있게 되어 수명이 증가될 수 있다.
상기 전자 특성을 가지는 제1 화합물의 일 예는 트리페닐렌 골격에 함질소 6원환이 치환된 구조이며 하기 화학식 Ⅰ로 표현된다.
[화학식 Ⅰ]
상기 화학식 Ⅰ에서,
Z1 내지 Z3은 N 또는 C-La-Ra이고,
Z1 내지 Z3 중 적어도 둘은 N이고,
La 및 L1 내지 L3은 각각 독립적으로 단일 결합, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로고리기 또는 이들의 조합이고,
R1 및 R2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기, 또는 이들의 조합이고,
Ra, 및 R3 내지 R5는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기, 치환 또는 비치환된 티오아릴기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 치환 또는 비치환된 아민기, 할로겐, 시아노기 또는 이들의 조합이고,
Ra는 각각 독립적으로 존재하거나 R1 또는 R2와 연결되어 치환 또는 비치환된 헤테로 방향족의 다환식 고리를 형성하고,
n1은 1 내지 3의 정수 중 하나이고,
n2 및 n3은 각각 독립적으로 1 내지 4의 정수 중 하나이다.
예컨대 상기 화학식 Ⅰ의 Z1 내지 Z3은 각각 N일 수 있다.
예컨대 Z1 및 Z2는 N이고, Z3은 C-La-Ra이며, La는 단일 결합이고, Ra는 인접한 R2와 연결되어 치환 또는 비치환된 헤테로 방향족의 다환식 고리, 예를 들어 하기 화학식 치환 또는 비치환된 벤조티오펜피리미딘을 형성할 수 있다.
예컨대 Z1 및 Z3는 N이고, Z2는 C-La-Ra이며, La는 단일 결합이고, Ra는 인접한 R1와 연결되어 치환 또는 비치환된 헤테로 방향족의 다환식 고리, 예를 들어 치환 또는 비치환된 벤조티오펜피리미딘을 형성할 수 있다.
일 예로 상기 화학식 Ⅰ은 하기 화학식 Ⅰ-1 내지 화학식 Ⅰ-3 중 어느 하나로 표현될 수 있다.
[화학식 Ⅰ-1] [화학식 Ⅰ-2] [화학식 Ⅰ-3]
상기 화학식 Ⅰ-1 내지 화학식 Ⅰ-3에서, R1 내지 R5, L1 내지 L3 및 n1 내지 n3의 정의는 전술한 바와 같고,
R40 및 R41은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 치환 또는 비치환된 아민기, 할로겐, 시아노기 또는 이들의 조합이고,
n40 및 n41은 각각 독립적으로 1 내지 4의 정수 중 하나이다.
일 실시예에서, 상기 R40 및 R41은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C12 아릴기이고, n40 및 n41은 각각 독립적으로 1 또는 2의 정수일 수 있다.
구체적으로 상기 화학식 Ⅰ의 L1 내지 L3은 각각 독립적으로 단일 결합, 치환 또는 비치환된 페닐렌기 또는 치환 또는 비치환된 바이페닐렌기일 수 있다.
구체적으로 상기 화학식 Ⅰ의 R1 및 R2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 바이페닐기, 치환 또는 비치환된 터페닐기, 치환 또는 비치환된 나프틸기, 치환 또는 비치환된 카바졸일기, 치환 또는 비치환된 인돌로카바졸일기, 치환 또는 비치환된 디벤조퓨란일기, 치환 또는 비치환된 디벤조티오펜일기, 치환 또는 비치환된 융합카바졸일기, 치환 또는 비치환된 융합디벤조퓨란일기, 치환 또는 비치환된 융합디벤조티오펜일기, 치환 또는 비치환된 융합인돌로카바졸일기, 치환 또는 비치환된 피리디닐기, 치환 또는 비치환된 피리미디닐기, 치환 또는 비치환된 트리아지닐기, 치환 또는 비치환된 퀴놀리닐기, 치환 또는 비치환된 이소퀴놀리닐기, 치환 또는 비치환된 퀴녹살리닐기, 치환 또는 비치환된 퀴나졸리닐기 또는 치환 또는 비치환된 벤조퀴나졸리닐기일 수 있다.
예컨대 상기 화학식 Ⅰ의 R1 및 R2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 바이페닐기, 치환 또는 비치환된 터페닐기, 치환 또는 비치환된 플루오레닐기, 치환 또는 비치환된 디벤조퓨란일기, 또는 치환 또는 비치환된 디벤조티오펜일기일 수 있다.
구체적으로 상기 화학식 Ⅰ의 R3 내지 R5는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C12 아릴기일 수 있다.
예컨대 상기 화학식 Ⅰ의 R3 내지 R5는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C5 알킬기, 치환 또는 비치환된 페닐기, 또는 치환 또는 비치환된 바이페닐기이고, n1 내지 n3은 각각 독립적으로 1 또는 2의 정수일 수 있다.
예컨대 R3 내지 R5는 인접한 기가 연결되어 치환 또는 비치환된 헤테로 방향족의 다환식 고리, 예를 들어 치환 또는 비치환된 벤조퓨란피리미딘 또는 치환 또는 비치환된 벤조티오펜피리미딘을 형성할 수 있다.
일 예로 상기 화학식 Ⅰ은 하기 화학식 Ⅰ-4 내지 화학식 Ⅰ-6 중 어느 하나로 표현될 수 있다.
[화학식 Ⅰ-4] [화학식 Ⅰ-5] [화학식 Ⅰ-6]
상기 화학식 Ⅰ-4 내지 화학식 Ⅰ-6에서, Z1 내지 Z3, R1 내지 R5, L1 내지 L3 및 n1 내지 n3의 정의는 전술한 바와 같고,
X4는 O 또는 S이고,
R44 및 R45는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 치환 또는 비치환된 아민기, 할로겐, 시아노기 또는 이들의 조합이고,
n44는 1 또는 2의 정수이고,
n45는 1 내지 4의 정수 중 하나이고,
n1’은 1이다.
상기 화학식 Ⅰ은 Z1 내지 Z3을 포함하는 6원환의 치환 위치에 따라 예컨대 하기 화학식 Ⅰ-A 또는 화학식 Ⅰ-B로 표현될 수 있다.
[화학식 Ⅰ-A] [화학식 Ⅰ-B]
상기 화학식 Ⅰ-A 및 화학식 Ⅰ-B에서, Z1 내지 Z3, L1 내지 L3, R1 내지 R5 및 n1 내지 n3의 정의는 전술한 바와 같다.
상기 전자 특성을 가지는 제1 화합물의 다른 일 예는 디벤조퓨란(디벤조티오펜) 및 디벤조퓨란(디벤조티오펜) 유도체에 함질소 6원환이 치환된 구조이며 하기 화학식 Ⅱ로 표현된다.
[화학식 Ⅱ]
상기 화학식 Ⅱ에서,
Z4 내지 Z6은 N 또는 C-La-Ra이고,
Z4 내지 Z6 중 적어도 둘은 N이고,
X1은 O 또는 S이고,
La 및 L4 내지 L6은 각각 독립적으로 단일 결합, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로고리기 또는 이들의 조합이고,
R6 및 R7은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기, 또는 이들의 조합이고,
Ra 및 R8은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기, 치환 또는 비치환된 티오아릴기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 치환 또는 비치환된 아민기, 할로겐, 시아노기 또는 이들의 조합이고,
Ra는 각각 독립적으로 존재하거나 R6 또는 R7와 연결되어 치환 또는 비치환된 헤테로 방향족의 다환식 고리를 형성하고,
n4는 1 내지 3의 정수 중 하나이고,
고리 A는 하기 화학식 Ⅱ-1 내지 화학식 Ⅱ-14 중 어느 하나로 표시되고,
[화학식 Ⅱ-1][화학식 Ⅱ-2][화학식 Ⅱ-3][화학식 Ⅱ-4]
[화학식 Ⅱ-5] [화학식 Ⅱ-6] [화학식 Ⅱ-7] [화학식 Ⅱ-8]
[화학식 Ⅱ-9] [화학식 Ⅱ-10] [화학식 Ⅱ-11]
[화학식 Ⅱ-12] [화학식 Ⅱ-13] [화학식 Ⅱ-14]
상기 화학식 Ⅱ-1 내지 화학식 Ⅱ-14에서,
X2는 O 또는 S이고,
R9 내지 R24는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 치환 또는 비치환된 아민기, 할로겐, 시아노기 또는 이들의 조합이고,
n5, n7, n10, n13 내지 n15, n17, n18, 및 n20은 각각 독립적으로 1 내지 4의 정수 중 하나이고,
n6, n8, n9, n11, n12, n16, 및 n19는 각각 독립적으로 1 또는 2의 정수이고,
*은 연결 지점이다.
예컨대 상기 화학식 Ⅱ의 Z4 내지 Z6은 각각 N일 수 있다.
예컨대 Z4 및 Z5는 N이고, Z6은 C-La-Ra이며, La는 단일 결합이고, Ra는 인접한 R7와 연결되어 치환 또는 비치환된 헤테로 방향족의 다환식 고리, 예를 들어 하기 화학식 치환 또는 비치환된 벤조티오펜피리미딘을 형성할 수 있다.
예컨대 Z4 및 Z6은 N이고, Z5는 C-La-Ra이며, La는 단일 결합이고, Ra는 인접한 R6과 연결되어 치환 또는 비치환된 헤테로 방향족의 다환식 고리, 예를 들어 치환 또는 비치환된 벤조티오펜피리미딘을 형성할 수 있다.
일 예로 상기 화학식 Ⅱ는 하기 화학식 Ⅱ-15 내지 화학식 Ⅱ-17 중 어느 하나 로 표현될 수 있다.
[화학식 Ⅱ-15] [화학식 Ⅱ-16] [화학식 Ⅱ-17]
상기 화학식 Ⅱ-15 내지 화학식 Ⅱ-17에서, R6 내지 R8, L4 내지 L6 및 n4의 정의는 전술한 바와 같고,
R42 및 R43은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 치환 또는 비치환된 아민기, 할로겐, 시아노기 또는 이들의 조합이고,
n42 및 n43은 각각 독립적으로 1 내지 4의 정수 중 하나이다.
일 실시예에서, 상기 R42 및 R43은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C12 아릴기이고, n42 및 n43은 각각 독립적으로 1 또는 2의 정수일 수 있다.
상기 화학식 Ⅱ의 L4 내지 L6은 각각 독립적으로 단일 결합, 치환 또는 비치환된 페닐렌기 또는 치환 또는 비치환된 바이페닐렌기일 수 있다.
상기 화학식 Ⅱ의 R6 및 R7은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 바이페닐기, 치환 또는 비치환된 터페닐기, 치환 또는 비치환된 나프틸기, 치환 또는 비치환된 카바졸일기, 치환 또는 비치환된 인돌로카바졸일기, 치환 또는 비치환된 디벤조퓨란일기, 치환 또는 비치환된 디벤조티오펜일기, 치환 또는 비치환된 융합카바졸일기, 치환 또는 비치환된 융합디벤조퓨란일기, 치환 또는 비치환된 융합디벤조티오펜일기, 치환 또는 비치환된 융합인돌로카바졸일기, 치환 또는 비치환된 피리디닐기, 치환 또는 비치환된 피리미디닐기, 치환 또는 비치환된 트리아지닐기, 치환 또는 비치환된 퀴놀리닐기, 치환 또는 비치환된 이소퀴놀리닐기, 치환 또는 비치환된 퀴녹살리닐기, 치환 또는 비치환된 퀴나졸리닐기 또는 치환 또는 비치환된 벤조퀴나졸리닐기일 수 있다.
예컨대 상기 화학식 Ⅱ의 R6 및 R7은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 바이페닐기, 치환 또는 비치환된 터페닐기, 치환 또는 비치환된 플루오레닐기, 치환 또는 비치환된 디벤조퓨란일기, 또는 치환 또는 비치환된 디벤조티오펜일기일 수 있다.
상기 화학식 Ⅱ는 디벤조퓨란(디벤조티오펜) 및 디벤조퓨란(디벤조티오펜) 유도체의 구체적인 구조에 따라 예컨대 하기 화학식 Ⅱ-A 내지 화학식 Ⅱ-W 중 어느 하나로 표현될 수 있다.
[화학식 Ⅱ-A] [화학식 Ⅱ-B] [화학식 Ⅱ-C]
[화학식 Ⅱ-D] [화학식 Ⅱ-E] [화학식 Ⅱ-F]
[화학식 Ⅱ-G] [화학식 Ⅱ-H] [화학식 Ⅱ-I]
[화학식 Ⅱ-J] [화학식 Ⅱ-K] [화학식 Ⅱ-L]
[화학식 Ⅱ-M] [화학식 Ⅱ-N] [화학식 Ⅱ-O]
[화학식 Ⅱ-P] [화학식 Ⅱ-Q] [화학식 Ⅱ-R]
[화학식 Ⅱ-S] [화학식 Ⅱ-T] [화학식 Ⅱ-U]
[화학식 Ⅱ-V] [화학식 Ⅱ-W]
상기 화학식 Ⅱ-A 내지 화학식 Ⅱ-W에서, Z4 내지 Z6, L4 내지 L6, R6 내지 R24, X1, X2, n4 내지 n20의 정의는 전술한 바와 같다.
일 예로 상기 화학식 Ⅱ는 상기 화학식 Ⅱ-A, 화학식 Ⅱ-E, 화학식 Ⅱ-O 및 화학식 Ⅱ-U 중 어느 하나로 표현될 수 있다.
예컨대 상기 화학식 Ⅱ-A는 하기 화학식 Ⅱ-A-1 내지 화학식 Ⅱ-A-4 중 어느 하나로 표현될 수 있다.
[화학식 Ⅱ-A-1][화학식 Ⅱ-A-2][화학식 Ⅱ-A-3] [화학식 Ⅱ-A-4]
상기 화학식 Ⅱ-A-1 내지 화학식 Ⅱ-A-4에서, Z4 내지 Z6, L4 내지 L6, R6 내지 R9, X1, n4, 및 n5의 정의는 전술한 바와 같다.
예컨대 상기 화학식 Ⅱ-E는 하기 화학식 Ⅱ-E-1 내지 화학식 Ⅱ-E-4 중 어느 하나로 표현될 수 있다.
[화학식 Ⅱ-E-1][화학식 Ⅱ-E-2]
[화학식 Ⅱ-E-3] [화학식 Ⅱ-E-4]
상기 화학식 Ⅱ-E-1 내지 화학식 Ⅱ-E-4에서, Z4 내지 Z6, L4 내지 L6, R6 내지 R8, R12 내지 R14, X1, n4, 및 n8 내지 n10의 정의는 전술한 바와 같다.
예컨대 상기 화학식 Ⅱ-O는 하기 화학식 Ⅱ-O-1 내지 화학식 Ⅱ-O-4 중 어느 하나로 표현될 수 있다.
[화학식 Ⅱ-O-1] [화학식 Ⅱ-O-2]
[화학식 Ⅱ-O-3] [화학식 Ⅱ-O-4]
상기 화학식 Ⅱ-O-1 내지 화학식 Ⅱ-O-4에서, Z4 내지 Z6, L4 내지 L6, R6 내지 R8, R20 내지 R22, X1, n4, 및 n16 내지 n18의 정의는 전술한 바와 같다.
예컨대 상기 화학식 Ⅱ-U는 하기 화학식 Ⅱ-U-1 내지 화학식 Ⅱ-U-4 중 어느 하나로 표현될 수 있다.
[화학식 Ⅱ-U-1] [화학식 Ⅱ-U-2]
[화학식 Ⅱ-U-3] [화학식 Ⅱ-U-4]
상기 화학식 Ⅱ-U-1 내지 화학식 Ⅱ-U-4에서, Z4 내지 Z6, L4 내지 L6, R6 내지 R8, R23, R24, X1, X2, n4, n19 및 n20의 정의는 전술한 바와 같다.
본 발명의 구체적인 일 실시예에서 상기 제1 화합물은 상기 화학식 Ⅰ-A, 상기 화학식 Ⅱ-A-3, 상기 화학식 Ⅱ-E-4, 상기 화학식 Ⅱ-O-4 및 화학식 Ⅱ-U-3 중 어느 하나로 표현될 수 있고, 각 치환기의 정의는 전술한 바와 같다.
제1 화합물은 예컨대 하기 그룹 1에 나열된 화합물에서 선택된 하나일 수 있다.
[그룹 1]
상기 정공 특성을 가지는 제2 화합물은 카바졸 또는 카바졸 유도체에 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 디벤조퓨란일기 또는 치환 또는 비치환된 디벤조티오펜일기가 치환된 구조이며 하기 화학식 Ⅲ로 표현된다.
[화학식 Ⅲ]
상기 화학식 Ⅲ에서,
L7은 단일 결합, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로고리기 또는 이들의 조합이고,
Ar1은 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 디벤조퓨란일기, 치환 또는 비치환된 디벤조티오펜일기 또는 이들의 조합이고,
R25는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 치환 또는 비치환된 아민기, 할로겐, 시아노기 또는 이들의 조합이고,
n21은 1 내지 4의 정수 중 하나이며,
고리 B는 하기 화학식 Ⅲ-1 내지 화학식 Ⅲ-4 중 어느 하나로 표시되고:
[화학식 Ⅲ-1] [화학식 Ⅲ-2]
[화학식 Ⅲ-3] [화학식 Ⅲ-4]
상기 화학식 Ⅲ-1 내지 화학식 Ⅲ-4에서,
L8 및 L9는 각각 독립적으로 단일 결합, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로고리기 또는 이들의 조합이고,
L10은 단일 결합, 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기이고,
Ar2 및 Ar3은 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 디벤조퓨란일기, 치환 또는 비치환된 디벤조티오펜일기 또는 이들의 조합이고,
R26 내지 R30은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 치환 또는 비치환된 아민기, 할로겐, 시아노기 또는 이들의 조합이고,
n22 및 n23은 각각 독립적으로 1 내지 3의 정수 중 하나이고,
n25는 1 또는 2의 정수이고,
n24 및 n26은 각각 독립적으로 1 내지 4의 정수 중 하나이고,
*은 연결 지점이다.
구체적으로 상기 화학식 Ⅲ의 L7은 단일 결합 또는 C6 내지 C12 아릴렌기일 수 있다.
예컨대 상기 화학식 Ⅲ의 L7은 단일 결합 또는 치환 또는 비치환된 페닐기일 수 있다.
상기 화학식 Ⅲ의 Ar1은 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 바이페닐기, 치환 또는 비치환된 터페닐기, 치환 또는 비치환된 나프틸기, 치환 또는 비치환된 페난트렌기, 치환 또는 비치환된 트리페닐렌기, 치환 또는 비치환된 플루오레닐기, 치환 또는 비치환된 카바졸일기, 치환 또는 비치환된 디벤조퓨란일기 또는 치환 또는 비치환된 디벤조티오펜일기일 수 있다.
예컨대 상기 화학식 Ⅲ의 Ar1은 치환 또는 비치환된 페닐기, 또는 치환 또는 비치환된 바이페닐기일 수 있다.
상기 화학식 Ⅲ는 카바졸 및 카바졸 유도체의 구체적인 구조에 따라 예컨대 하기 화학식 Ⅲ-A 내지 화학식 Ⅲ-F 중 어느 하나로 표현될 수 있다.
[화학식 Ⅲ-A] [화학식 Ⅲ-B]
[화학식 Ⅲ-C] [화학식 Ⅲ-D]
[화학식 Ⅲ-E] [화학식 Ⅲ-F]
상기 화학식 Ⅲ-A 내지 화학식 Ⅲ-F에서, L7 내지 L10, Ar1 내지 Ar3, R25 내지 R30 및 n21 내지 n26의 정의는 전술한 바와 같다.
구체적으로 상기 화학식 Ⅲ-A의 R25 내지 R28은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 디벤조퓨란일기, 치환 또는 비치환된 디벤조티오펜일기 또는 치환 또는 비치환된 카바졸일기이며, n21 내지 n24는 각각 1 또는 2의 정수일 수 있다.
구체적으로 상기 화학식 Ⅲ-A의 L7 및 L8은 각각 독립적으로 단일결합 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C12 아릴렌기일 수 있다.
구체적으로 상기 화학식 Ⅲ-A의 L10은 단일결합 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C12 아릴렌기일 수 있다.
구체적으로 상기 화학식 Ⅲ-A의 Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 페닐기 또는 치환 또는 비치환된 바이페닐기, 치환 또는 비치환된 터페닐기, 치환 또는 비치환된 나프틸기, 치환 또는 비치환된 안트라세닐기, 치환 또는 비치환된 페난트레닐기, 치환 또는 비치환된 트리페닐렌기, 치환 또는 비치환된 플루오레닐기, 치환 또는 비치환된 디벤조퓨란일기, 또는 치환 또는 비치환된 디벤조티오페닐기일 수 있다.
구체적으로 상기 화학식 Ⅲ-B 내지 화학식 Ⅲ-F의 R25, R29 및 R30은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 트리페닐렌기, 또는 치환 또는 비치환된 카바졸일기일 수 있다.
구체적으로 상기 화학식 Ⅲ-B 내지 화학식 Ⅲ-F의 L7 및 L9는 각각 독립적으로 단일결합 또는 치환 또는 비치환된 페닐렌기일 수 있다.
구체적으로 상기 화학식 Ⅲ-B 내지 화학식 Ⅲ-F의 Ar1 및 Ar3은 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 바이페닐기, 치환 또는 비치환된 터페닐기, 치환 또는 비치환된 트리페닐렌기, 치환 또는 비치환된 카바졸일기, 치환 또는 비치환된 디벤조퓨란일기, 또는 치환 또는 비치환된 디벤조티오펜일기일 수 있다.
예컨대 상기 화학식 Ⅲ-A의 R25 내지 R28은 각각 독립적으로 수소, 중수소 또는 치환 또는 비치환된 페닐기일 수 있다.
예컨대 상기 화학식 Ⅲ-A의 L7 및 L8는 단일결합 또는 치환 또는 비치환된 페닐렌기일 수 있다.
예컨대 상기 화학식 Ⅲ-A의 L10은 단일결합 또는 치환 또는 비치환된 페닐렌기일 수 있다.
예컨대 상기 화학식 Ⅲ-A의 Ar1 및 Ar2는 치환 또는 비치환된 페닐기 또는 치환 또는 비치환된 바이페닐기일 수 있다.
예컨대 상기 화학식 Ⅲ-B 내지 화학식 Ⅲ-F의 R25, R29 및 R30은 각각 독립적으로 수소, 중수소 또는 치환 또는 비치환된 페닐기일 수 있다.
예컨대 상기 화학식 Ⅲ-B 내지 화학식 Ⅲ-F의 L7 및 L9는 단일결합 또는 치환 또는 비치환된 페닐렌기일 수 있다.
예컨대 상기 화학식 Ⅲ-B 내지 화학식 Ⅲ-F의 Ar1 및 Ar3은 치환 또는 비치환된 페닐기 또는 치환 또는 비치환된 바이페닐기일 수 있다.
일 예로 상기 제2 화합물은 상기 화학식 Ⅲ-A 또는 화학식 Ⅲ-F로 표현될 수 있다.
구체적인 일 예로 상기 화학식 Ⅲ-A는 하기 화학식 Ⅲ-A-1 내지 화학식 Ⅲ-A-3 중 어느 하나로 표현될 수 있다.
[화학식 Ⅲ-A-1] [화학식 Ⅲ-A-2]
[화학식 Ⅲ-A-3]
상기 화학식 Ⅲ-A-1 내지 화학식 Ⅲ-A-3에서, L7, L8, Ar1, Ar2, R25 내지 R28 및 n21 내지 n24의 정의는 전술한 바와 같고,
R46은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 치환 또는 비치환된 아민기, 할로겐, 시아노기 또는 이들의 조합이고,
n46은 1 내지 4의 정수 중 하나이다.
예컨대 상기 제2 화합물은 상기 화학식 Ⅲ-A-1, 화학식 Ⅲ-A-2, 및 화학식 Ⅲ-F 중 어느 하나로 표현될 수 있다.
본 발명의 구체적인 일 실시예에 따르면 상기 화학식 Ⅲ-A-1 및 화학식 Ⅲ-A-2에서, L7 및 L8는 각각 독립적으로 단일결합 또는 치환 또는 비치환된 페닐렌기이고,
상기 Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 페닐기 또는 치환 또는 비치환된 바이페닐기이며,
상기 R25 내지 R28은 각각 수소, 중수소 또는 페닐기일 수 있다.
제2 화합물은 예컨대 하기 그룹 2에 나열된 화합물에서 선택된 하나일 수 있다.
[그룹 2]
[2-1] [2-2] [2-3] [2-4]
[2-5] [2-6] [2-7] [2-8]
[2-9] [2-10] [2-11] [2-12]
[2-13] [2-14] [2-15]
[2-16] [2-17] [2-18] [2-19]
[2-20] [2-21] [2-22] [2-23]
[2-24] [2-25] [2-26] [2-27]
[2-28] [2-29] [2-30] [2-31]
[2-32] [2-33] [2-34] [2-35]
[2-36] [2-37] [2-38] [2-39]
[2-40] [2-41] [2-42] [2-43]
[2-44] [2-45] [2-46] [2-47]
[2-48] [2-49] [2-50] [2-51]
[2-52] [2-53] [2-54] [2-55]
[2-56] [2-57] [2-58] [2-59]
[2-60] [2-61] [2-62] [2-63]
[2-64] [2-65] [2-66] [2-67] [2-68]
[2-69] [2-70] [2-71] [2-72] [2-73]
[2-74] [2-75] [2-76] [2-77] [2-78]
[2-79] [2-80] [2-81] [2-82]
[2-83] [2-84] [2-85] [2-86]
[2-87] [2-88] [2-89] [2-90]
[2-91] [2-92] [2-93] [2-94]
[2-95] [2-96] [2-97] [2-98]
[2-99] [2-100] [2-101] [2-102]
[2-103] [2-104] [2-105] [2-106]
[2-107] [2-108] [2-109] [2-110]
[2-111]
상기 버퍼 특성을 가지는 제3 화합물은 트리페닐렌에 디벤조퓨란 (또는 디벤조티오펜)이 치환된 구조이며 하기 화학식 Ⅳ로 표현된다.
[화학식 Ⅳ]
상기 화학식 Ⅳ에서,
X3는 O 또는 S이고,
L11은 단일 결합, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로고리기 또는 이들의 조합이고,
R31 내지 R35는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 치환 또는 비치환된 아민기, 할로겐, 시아노기 또는 이들의 조합이고,
n27, n28, 및 n31은 각각 독립적으로 1 내지 4의 정수 중 하나이며,
n29 및 n30은 각각 독립적으로 1 내지 3의 정수 중 하나이다.
상기 화학식 Ⅳ은 트리페닐렌에 치환되는 디벤조퓨란(또는 디벤조티오펜)의 구체적인 치환 지점에 따라 예컨대 하기 화학식 Ⅳ-1 내지 화학식 Ⅳ-4 중 어느 하나로 표현될 수 있다.
[화학식 Ⅳ-1] [화학식 Ⅳ-2]
[화학식 Ⅳ-3] [화학식 Ⅳ-4]
상기 화학식 Ⅳ-1 내지 화학식 Ⅳ-4에서, L11, R31 내지 R35 및 n27 내지 n31의 정의는 전술한 바와 같다.
일 예로 상기 화학식 Ⅳ은 상기 화학식 Ⅳ-1 또는 화학식 Ⅳ-4로 표현될 수 있다.
구체적으로 상기 화학식 Ⅳ-1 및 화학식 Ⅳ-4의 L11은 치환 또는 비치환된 페닐렌기 또는 치환 또는 비치환된 바이페닐렌기일 수 있다.
예컨대 상기 화학식 Ⅳ-1 및 화학식 Ⅳ-4의 L11은 하기 그룹 Ⅰ에 나열된 연결기 중에서 선택될 수 있다.
[그룹 Ⅰ]
상기 그룹 Ⅰ에서, *은 연결 지점이고,
상기 그룹 Ⅰ에 나열된 연결기는 추가 치환기로 더욱 치환될 수 있다.
상기 추가 치환기로는 중수소, 시아노기, C1 내지 C10 알킬기, 또는 C6 내지 C12 아릴기일 수 있다.
구체적으로 상기 화학식 Ⅳ-1 및 화학식 Ⅳ-4의 R31 내지 R35는 수소, 중수소 또는 치환 또는 비치환된 페닐기일 수 있다.
일 예로 상기 화학식 Ⅳ-1은 하기 화학식 Ⅳ-1a 또는 화학식 Ⅳ-1b로 표현될 수 있다.
[화학식 Ⅳ-1a] [화학식 Ⅳ-1b]
일 예로 상기 화학식 Ⅳ-4는 하기 화학식 Ⅳ-4a 내지 화학식 Ⅳ-4d 중 어느 하나로 표현될 수 있다.
[화학식 Ⅳ-4a][화학식 Ⅳ-4b][화학식 Ⅳ-4c]
[화학식 Ⅳ-4d]
상기 화학식 Ⅳ-4a 내지 화학식 Ⅳ-4d에서, L11 및 X3는 전술한 바와 같고, R32, R34 및 R35은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 페닐기이다.
예컨대 상기 화학식 Ⅳ은 상기 화학식 Ⅳ-1a, 화학식 Ⅳ-4a 및 화학식 Ⅳ-4c 중 어느 하나로 표현될 수 있다.
제3 화합물은 예컨대 하기 그룹 3에 나열된 화합물에서 선택된 하나일 수 있다.
[그룹 3]
[3-1] [3-2] [3-3] [3-4]
[3-5] [3-6] [3-7] [3-8]
[3-9] [3-10] [3-11] [3-12]
[3-13] [3-14] [3-15] [3-16]
[3-17] [3-18] [3-19] [3-20]
[3-21] [3-22] [3-23] [3-24]
제1 화합물은 높은 전자 수송 특성을 가지는 함질소 6원환을 포함함으로써 전자를 안정적 및 효과적으로 수송하여 구동전압을 낮추고, 전류효율을 높이고, 소자의 장수명 특성을 구현할 수 있게 한다.
제2 화합물은 높은 HOMO 에너지를 갖는 카바졸을 포함하는 구조를 가짐으로써 정공을 효과적으로 주입 및 전달할 수 있어 소자 특성 향상에 기여한다.
제3 화합물은 넓은 영역의 HOMO-LUMO 밴드 갭을 가짐으로써 제1 화합물과 제2 화합물의 정공 및 전자의 이동 속도를 조절함으로써 정공 트랩 방지 및 발광층 영역의 상대적인 이동을 통한 엑시톤 퀜칭 방지 효과를 얻게 되어 소자의 수명 특성 향상에 기여한다.
제1 화합물, 제2 화합물, 그리고 제3 화합물을 포함하는 3-호스트 조성물을 사용함으로써, 2-호스트 조성물 예컨대 제1 화합물 및 제2 화합물을 포함하는 조성물 또는 제1 화합물 및 제3 화합물을 포함하는 조성물 대비 소자 스택(stack) 내에서 전자/정공 특성을 더 세밀하게 조정하여 최적의 균형을 맞출 수 있고, 적절한 전하의 균형으로 인해 소자 특성이 크게 개선될 수 있다.
상기 제1 화합물, 제2 화합물 및 제3 화합물이 혼합된 조성물은 후술하는 유기 발광 소자의 발광층에 포함될 수 있으며, 예컨대 인광 호스트로서 포함될 수 있다.
유기 광전자 소자용 조성물 내에서, 제1 화합물은 상기 제1 화합물, 제2 화합물 및 제3 화합물의 총 합계 중량에 대하여 약 20 중량% 내지 50 중량%로 포함되고, 제2 화합물은 상기 제1 화합물, 제2 화합물 및 제3 화합물의 총 합계 중량에 대하여 약 40 중량% 내지 60 중량%로 포함되며, 제3 화합물은 상기 제1 화합물, 제2 화합물 및 제3 화합물의 총 합계 중량에 대하여 약 10 중량% 내지 30 중량%로 포함될 수 있다.
상기 범위 내에서 예컨대 상기 제1 유기 광전자 소자용 화합물은 상기 제1 유기 광전자 소자용 화합물, 제2 유기 광전자 소자용 화합물 및 제3 유기 광전자 소자용 화합물의 총 합계 중량에 대하여 약 25 중량% 내지 45 중량%로 포함되고, 상기 제2 유기 광전자 소자용 화합물은 상기 제1 유기 광전자 소자용 화합물, 제2 유기 광전자 소자용 화합물 및 제3 유기 광전자 소자용 화합물의 총 합계 중량에 대하여 약 45 중량% 내지 60 중량%로 포함되며, 상기 제3 유기 광전자 소자용 화합물은 상기 제1 유기 광전자 소자용 화합물, 제2 유기 광전자 소자용 화합물 및 제3 유기 광전자 소자용 화합물의 총 합계 중량에 대하여 약 10 중량% 내지 25 중량%로 포함될 수 있다.
또한, 구체적인 일 예로 상기 제1 화합물은 상기 제1 화합물, 제2 화합물 및 제3 화합물의 총 합계 중량에 대하여 약 30 중량% 내지 40 중량%로 포함되고, 상기 제2 화합물은 상기 제1 화합물, 제2 화합물 및 제3 화합물의 총 합계 중량에 대하여 약 45 중량% 내지 55 중량%로 포함되며, 상기 제3 화합물은 상기 제1 화합물, 제2 화합물 및 제3 화합물의 총 합계 중량에 대하여 약 10 중량% 내지 20 중량%로 포함될 수 있다.
더욱 구체적인 일 예로 상기 유기 광전자 소자용 조성물은 제1 화합물 : 제2 화합물 : 제3 화합물을 약 35 : 55 : 10의 중량비, 또는 약 32 : 48 : 20의 중량비로 포함할 수 있다. 상기 범위로 포함됨으로써 제1 화합물의 전자 수송 능력과 제2 화합물의 정공 수송 능력 그리고 제3 화합물의 완충 능력이 적절히 조화를 이루어 소자의 효율과 수명을 개선할 수 있다.
유기 광전자 소자용 조성물은 전술한 제1 화합물, 제2 화합물 및 제3 화합물 외에 1종 이상의 화합물을 더 포함할 수 있다.
유기 광전자 소자용 조성물은 도펀트를 더 포함할 수 있다. 도펀트는 예컨대 인광 도펀트일 수 있고, 예컨대 적색, 녹색 또는 청색의 인광 도펀트일 수 있고, 예컨대 녹색 인광 도펀트일 수 있다.
도펀트는 제1 화합물, 제2 화합물 및 제3 화합물을 포함하는 조성물에 미량 혼합되어 발광을 일으키는 물질로, 일반적으로 삼중항 상태 이상으로 여기시키는 다중항 여기(multiple excitation)에 의해 발광하는 금속 착체(metal complex)와 같은 물질이 사용될 수 있다. 도펀트는 예컨대 무기, 유기, 유무기 화합물일 수 있으며, 1종 또는 2종 이상 포함될 수 있다.
도펀트의 일 예로 인광 도펀트를 들 수 있으며, 인광 도펀트의 예로는 Ir, Pt, Os, Ti, Zr, Hf, Eu, Tb, Tm, Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd 또는 이들의 조합을 포함하는 유기 금속화합물을 들 수 있다. 인광 도펀트는 예컨대 하기 화학식 Z로 표현되는 화합물을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
[화학식 Z]
L12MX4
상기 화학식 Z에서, M은 금속이고, L12 및 X4은 서로 같거나 다르며 M과 착화합물을 형성하는 리간드이다.
상기 M은 예컨대 Ir, Pt, Os, Ti, Zr, Hf, Eu, Tb, Tm, Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd 또는 이들의 조합일 수 있고, 상기 L12 및 X4은 예컨대 바이덴테이트 리간드일 수 있다.
L12 및 X4로 표시되는 리간드의 예로는 하기 그룹 A에 나열된 화학식에서 선택될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
[그룹 A]
상기 그룹 A에서,
R300 내지 R302는 각각 독립적으로, 수소, 중수소, 할로겐이 치환되거나 치환되지 않은 C1 내지 C30의 알킬기, C1 내지 C30의 알킬이 치환되거나 치환되지 않은 C6 내지 C30 아릴기 또는 할로겐이고,
R303 내지 R324는 각각 독립적으로, 수소, 중수소, 할로겐, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 아미노기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴아미노기, SF5, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 알킬기를 가지는 트리알킬실릴기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 알킬기와 C6 내지 C30의 아릴기를 가지는 디알킬아릴실릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기를 가지는 트리아릴실릴기이다.
일 예로 하기 화학식 Ⅴ로 표시되는 도펀트를 포함할 수 있다.
[화학식 Ⅴ]
상기 화학식 Ⅴ에서,
R101 내지 R116은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 또는 -SiR132R133R134이고,
상기 R132 내지 R134은 각각 독립적으로 C1 내지 C6 알킬기이고,
R101 내지 R116 중 적어도 하나는 하기 화학식 Ⅴ-1로 표시되는 작용기이고,
L100은 1가 음이온의 두자리(bidentate) 리간드로, 탄소 또는 헤테로원자의 비공유 전자쌍을 통하여 이리듐에 배위결합하는 리간드이고,
n1 및 n2은 서로 독립적으로 0 내지 3의 정수 중 어느 하나이고, n1 + n2는 1 내지 3의 정수 중 어느 하나이고,
[화학식 Ⅴ-1]
상기 화학식 Ⅴ-1에서,
R135 내지 R139은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 또는 -SiR132R133R134이고,
*는 탄소 원자와 연결되는 부분을 의미한다.
일 예로 하기 화학식 Z-1로 표시되는 도펀트를 포함할 수도 있다.
[화학식 Z-1]
상기 화학식 Z-1에서, 고리 A, B, C, 및 D는 각각 독립적으로 5원 또는 6원 카르보시클릭 또는 헤테로시클릭 고리를 나타내고;
RA, RB, RC, 및 RD는 각각 독립적으로 일치환, 이치환, 삼치환, 또는 사치환, 또는 비치환을 나타내고;
LB, LC, 및 LD은 각각 직접 결합, BR, NR, PR, O, S, Se, C=O, S=O, SO2, CRR', SiRR', GeRR', 및 이의 조합으로 이루어진 군에서 독립적으로 선택되고;
nA이 1인 경우, LE는 직접 결합, BR, NR, PR, O, S, Se, C=O, S=O, SO2, CRR', SiRR', GeRR', 및 이의 조합으로 이루어진 군에서 선택되고; nA이 0인 경우, LE는 존재하지 않고;
RA, RB, RC, RD, R, 및 R'은 각각 수소, 중수소, 할로겐, 알킬기, 시클로알킬기, 헤테로알킬기, 아릴알킬기, 알콕시기, 아릴옥시기, 아미노기, 실릴기, 알케닐기, 시클로알케닐기, 헤테로알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로아릴기, 아실기, 카르보닐기, 카르복실산기, 에스테르기, 니트릴기, 이소니트릴기, 설파닐기, 설피닐기, 설포닐기, 포스피노기, 및 이의 조합으로 이루어진 군에서 독립적으로 선택되고; 임의의 인접 RA, RB, RC, RD, R, 및 R'은 임의 연결되어 고리를 형성하고; XB, XC, XD, 및 XE는 각각 탄소 및 질소로 이루어진 군에서 독립적으로 선택되고; Q1, Q2, Q3, 및 Q4 는 각각 산소 또는 직접 결합을 나타낸다.
일 실시예에 따른 도펀트는 백금 착물일 수 있으며, 예컨대 하기 화학식 Ⅵ로 표현될 수 있다.
[화학식 Ⅵ]
상기 화학식 Ⅵ에서,
X100은 O, S 및 NR131 중에서 선택되고,
R117 내지 R131은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 또는 - SiR132R133R134이고,
상기 R132 내지 R134은 각각 독립적으로 C1 내지 C6 알킬기이고,
R117 내지 R131중 적어도 하나는 -SiR132R133R134 또는 tert-부틸기이다.
이하 상술한 유기 광전자 소자용 조성물을 적용한 유기 광전자 소자를 설명한다.
유기 광전자 소자는 전기 에너지와 광 에너지를 상호 전환할 수 있는 소자이면 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 유기 광전 소자, 유기 발광 소자, 유기 태양 전지 및 유기 감광체 드럼 등을 들 수 있다.
여기서는 유기 광전자 소자의 일 예인 유기 발광 소자를 도면을 참고하여 설명한다.
도 1은 일 구현예에 따른 유기 발광 소자를 보여주는 단면도이다.
도 1을 참고하면, 일 구현예에 따른 유기 발광 소자 (100)는 서로 마주하는 양극(120)과 음극(110), 그리고 양극(120)과 음극(110) 사이에 위치하는 유기층(105)을 포함한다.
양극(120)은 예컨대 정공 주입이 원활하도록 일 함수가 높은 도전체로 만들어질 수 있으며, 예컨대 금속, 금속 산화물 및/또는 도전성 고분자로 만들어질 수 있다. 양극(120)은 예컨대 니켈, 백금, 바나듐, 크롬, 구리, 아연, 금과 같은 금속 또는 이들의 합금; 아연산화물, 인듐산화물, 인듐주석산화물(ITO), 인듐아연산화물(IZO)과 같은 금속 산화물; ZnO와 Al 또는 SnO2와 Sb와 같은 금속과 산화물의 조합; 폴리(3-메틸티오펜), 폴리(3,4-(에틸렌-1,2-디옥시)티오펜)(polyehtylenedioxythiophene: PEDOT), 폴리피롤 및 폴리아닐린과 같은 도전성 고분자 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
음극(110)은 예컨대 전자 주입이 원활하도록 일 함수가 낮은 도전체로 만들어질 수 있으며, 예컨대 금속, 금속 산화물 및/또는 도전성 고분자로 만들어질 수 있다. 음극(110)은 예컨대 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 타이타늄, 인듐, 이트륨, 리튬, 가돌리늄, 알루미늄, 은, 주석, 납, 세슘, 바륨 등과 같은 금속 또는 이들의 합금; LiF/Al, LiO2/Al, LiF/Ca 및 BaF2/Ca과 같은 다층 구조 물질을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
유기층(105)은 전술한 유기 광전자 소자용 화합물을 포함할 수 있다.
상기 유기층(105)는 발광층(130)을 포함하고, 발광층(130)은 전술한 유기 광전자 소자용 화합물을 포함할 수 있다.
도펀트를 더욱 포함하는 상기 유기 광전자 소자용 조성물은 예컨대 적색 발광 조성물일 수 있다.
발광층(130)은 예컨대 전술한 유기 광전자 소자용 화합물을 인광 호스트로서 포함할 수 있다.
유기층은 발광층 외에 전하 수송 영역을 더 포함할 수 있다.
상기 전하 수송 영역은 예컨대 정공 수송 영역 (140)일 수 있다.
상기 정공 수송 영역 (140)은 양극(120)과 발광층(130) 사이의 정공 주입 및/또는 정공 이동성을 더욱 높이고 전자를 차단할 수 있다.
구체적으로 상기 정공 수송 영역(140)은 양극(120)과 발광층(130) 사이의 정공 수송층, 및 상기 발광층(130)과 상기 정공 수송층 사이의 정공 수송 보조층을 포함할 수 있고, 하기 그룹 B에 나열된 화합물 중 적어도 하나는 상기 정공 수송층, 및 정공 수송 보조층 중 적어도 하나의 층에 포함될 수 있다.
[그룹 B]
상기 정공 수송 영역(140)에는 전술한 화합물 외에도 US5061569A, JP1993-009471A, WO1995-009147A1, JP1995-126615A, JP1998-095973A 등에 기재된 공지의 화합물 및 이와 유사한 구조의 화합물도 사용될 수 있다.
또한, 상기 전하 수송 영역은 예컨대 전자 수송 영역(150)일 수 있다.
상기 전자 수송 영역(150)은 음극(110)과 발광층(130) 사이의 전자 주입 및/또는 전자 이동성을 더욱 높이고 정공을 차단할 수 있다.
구체적으로 상기 전자 수송 영역(150)은 음극(110)과 발광층(130) 사이의 전자 수송층, 및 상기 발광층(130)과 상기 전자 수송층 사이의 전자 수송 보조층을 포함할 수 있고, 하기 그룹 C에 나열된 화합물 중 적어도 하나는 상기 전자 수송층, 및 전자 수송 보조층 중 적어도 하나의 층에 포함될 수 있다.
[그룹 C]
일 구현예는 유기층으로서 발광층을 포함한 유기 발광 소자일 수 있다.
다른 일 구현예는 유기층으로서 발광층 및 정공 수송 영역을 포함한 유기 발광 소자일 수 있다.
또 다른 일 구현예는 유기층으로서 발광층 및 전자 수송 영역을 포함한 유기 발광 소자일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 유기 발광 소자는 도 1에서와 같이 유기층(105)으로서 발광층(130) 외에 정공 수송 영역(140) 및 전자 수송 영역(150)을 포함할 수 있다.
한편, 유기 발광 소자는 전술한 유기층으로서 발광층 외에 추가로 전자주입층(미도시), 정공주입층(미도시) 등을 더 포함할 수도 있다.
유기 발광 소자(100)는 기판 위에 양극 또는 음극을 형성한 후, 진공증착법(evaporation), 스퍼터링(sputtering), 플라즈마 도금 및 이온도금과 같은 건식성막법 등으로 유기층을 형성한 후, 그 위에 음극 또는 양극을 형성하여 제조할 수 있다.
상술한 유기 발광 소자는 유기 발광 표시 장치에 적용될 수 있다.
이하 실시예를 통하여 상술한 구현예를 보다 상세하게 설명한다. 다만 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며 권리범위를 제한하는 것은 아니다.
이하, 실시예 및 합성예에서 사용된 출발물질 및 반응물질은 특별한 언급이 없는 한, Sigma-Aldrich 社, TCI 社, tokyo chemical industry 또는 P&H tech에서 구입하였거나, 공지된 방법을 통해 합성하였다.
(유기 광전자 소자용 화합물의 제조)
본 발명의 화합물의 보다 구체적인 예로서 제시된 화합물을 하기 단계를 통해 합성하였다.
합성예 1: 화합물 1-2의 합성
질소 환경에서 P&H tech(http://www.phtech.co.kr/)에서 구입한 4,4,5,5-tetramethyl-2-(3-(triphenylen-2-yl)phenyl)-1,3,2-dioxaborolane(20g, 46.5mmol)을 dioxane 0.2L에 녹인 후, 여기에 tokyo chemical industry(http://www.tcichemicals.com/)에서 구입한 2-(biphenyl-4-yl)-4-chloro-6-phenyl-1,3,5-triazine(16.0g, 46.5mmol)와 tetrakis(triphenylphosphine)palladium(1.07g, 0.93mmol)을 넣고 교반시켰다. 그리고 물에 포화된 potassuim carbonate(16.1g, 116mmol)을 넣고 100℃에서 8시간 동안 가열하여 환류 시켰다. 반응 완료 후 반응액에 물을 넣고 dichloromethane(DCM)로 추출한 다음 magnesium sulfate anhydrous로 수분을 제거한 후, 필터하고 감압 농축하였다. 이렇게 얻어진 잔사를 flash column chromatography로 분리 정제하여 화합물 1-2(27.0g, 95%)를 얻었다.
HRMS (70eV, EI+): m/z calcd for C45H29N3: 611.2361, found: 611.
Elemental Analysis: C, 88%; H, 5%
합성예 2: 화합물 1-3의 합성
질소 환경에서 P&H tech에서 구입한 4,4,5,5-tetramethyl-2-(3-(triphenylen-2-yl)phenyl)-1,3,2-dioxaborolane(20g, 46.5mmol)을 dioxane 0.2L에 녹인 후, 여기에 TCI에서 구입한 2-(3-bromophenyl)-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine(18.1g, 46.5mmol)와 tetrakis(triphenylphosphine)palladium(1.07g, 0.93mmol)을 넣고 교반시켰다. 그리고 물에 포화된 potassuim carbonate(16.1g, 116mmol)을 넣고 100℃에서 8시간 동안 가열하여 환류 시켰다. 반응 완료 후 반응액에 물을 넣고 dichloromethane(DCM)로 추출한 다음 magnesium sulfate anhydrous로 수분을 제거한 후, 필터하고 감압 농축하였다. 이렇게 얻어진 잔사를 flash column chromatography로 분리 정제하여 화합물 1-3(27.9g, 98%)를 얻었다.
HRMS (70eV, EI+): m/z calcd for C45H29N3: 611.2361, found: 611.
Elemental Analysis: C, 88%; H, 5%
합성예 3: 화합물 1-4의 합성
질소 환경에서 TCI에서 구입한 2-([1,1':4',1''-Terphenyl]-3-yl)-4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolane(20g, 56.1mmol)을 dioxane 0.2L에 녹인 후, 여기에 P&H tech에서 구입한 2-(biphenyl-4-yl)-4-chloro-6-(dibenzofuran-3-yl)-1,3,5-triazine(24.4g, 56.1mmol)와 tetrakis(triphenylphosphine)palladium(1.30g, 1.12mmol)을 넣고 교반시켰다. 그리고 물에 포화된 potassuim carbonate(19.4g, 140mmol)을 넣고 100℃에서 8시간 동안 가열하여 환류 시켰다. 반응 완료 후 반응액에 물을 넣고 dichloromethane(DCM)로 추출한 다음 magnesium sulfate anhydrous로 수분을 제거한 후, 필터하고 감압 농축하였다. 이렇게 얻어진 잔사를 flash column chromatography로 분리 정제하여 화합물 1-4(31.3g, 89%)를 얻었다.
HRMS (70eV, EI+): m/z calcd for C45H29N3O: 627.2311, found: 627.
Elemental Analysis: C, 86%; H, 5%
합성예 4: 중간체 I-1의 합성
질소 환경에서 TCI에서 구입한 3-bromodibenzofuran(50g, 202mmol)을 dioxane 0.5L에 녹인 후, 여기에 TCI에서 구입한 3-chlorophenylboronic acid(38.0g, 243mmol)와 tetrakis(triphenylphosphine)palladium(4.67g, 4.04mmol)을 넣고 교반시켰다. 그리고 물에 포화된 potassuim carbonate(69.8g, 505mmol)을 넣고 100℃에서 8시간 동안 가열하여 환류 시켰다. 반응 완료 후 반응액에 물을 넣고 dichloromethane(DCM)로 추출한 다음 magnesium sulfate anhydrous로 수분을 제거한 후, 필터하고 감압 농축하였다. 이렇게 얻어진 잔사를 flash column chromatography로 분리 정제하여 화합물 I-1(54.1g, 96%)를 얻었다.
HRMS (70eV, EI+): m/z calcd for C18H11ClO: 278.0498, found: 278.
Elemental Analysis: C, 78%; H, 4%
합성예 5: 중간체 I-2의 합성
질소 환경에서 중간체 I-1(50g, 179mmol)를 xylene 0.5L에 녹인 후, 여기에 bis(pinacolato)diboron(54.7g, 215mmol)와 Tris(dibenzylideneacetone)dipalladium(0)(1.64 g, 1.79mmol), Tricyclohexylphosphine(2.01g, 7.16mmol) 그리고 potassium acetate(52.7g, 537mmol)을 넣고 8시간 동안 가열하여 환류 시켰다. 반응 완료 후 반응액에 물을 넣고 dichloromethane(DCM)으로 추출한 다음 magnesium sulfate anhydrous로 수분을 제거한 후, 필터하고 감압 농축하였다. 이렇게 얻어진 잔사를 flash column chromatography로 분리 정제하여 중간체 I-2(53.0g, 80%)를 얻었다.
HRMS (70eV, EI+): m/z calcd for C24H23BO3: 370.1740, found: 370.
Elemental Analysis: C, 78%; H, 6%
합성예 6: 중간체 I-3의 합성
질소 환경에서 중간체 I-2(50g, 135mmol)를 dioxane 0.5L에 녹인 후, 여기에 TCI에서 구입한 1-bromo-3-iodobenzene(42.0g, 149mmol)와 tetrakis(triphenylphosphine)palladium(3.12g, 2.70mmol)을 넣고 교반시켰다. 그리고 물에 포화된 potassuim carbonate(46.6g, 338mmol)을 넣고 100℃에서 8시간 동안 가열하여 환류 시켰다. 반응 완료 후 반응액에 물을 넣고 dichloromethane(DCM)로 추출한 다음 magnesium sulfate anhydrous로 수분을 제거한 후, 필터하고 감압 농축하였다. 이렇게 얻어진 잔사를 flash column chromatography로 분리 정제하여 중간체 I-3(48.5g, 90%)를 얻었다.
HRMS (70eV, EI+): m/z calcd for C24H15BrO: 398.0306, found: 398.
Elemental Analysis: C, 72%; H, 4%
합성예 7: 중간체 I-4의 합성
질소 환경에서 중간체 I-3(45g, 113mmol)를 xylene 0.5L에 녹인 후, 여기에 bis(pinacolato)diboron(34.3g, 135mmol)와 Tris(dibenzylideneacetone)dipalladium(0)(1.03 g, 1.13mmol), Tricyclohexylphosphine(1.27g, 4.52mmol) 그리고 potassium acetate(33.3g, 339mmol)을 넣고 8시간 동안 가열하여 환류 시켰다. 반응 완료 후 반응액에 물을 넣고 dichloromethane(DCM)으로 추출한 다음 magnesium sulfate anhydrous로 수분을 제거한 후, 필터하고 감압 농축하였다. 이렇게 얻어진 잔사를 flash column chromatography로 분리 정제하여 중간체 I-4(44.4g, 88%)를 얻었다.
HRMS (70eV, EI+): m/z calcd for C30H27BO3: 446.2053, found: 446.
Elemental Analysis: C, 81%; H, 6%
합성예 8: 화합물 1-5의 합성
질소 환경에서 중간체 I-4(20g, 44.8mmol)를 dioxane 0.2L에 녹인 후, 여기에 P&H tech에서 구입한 2-chloro-4-(dibenzofuran-3-yl)-6-phenyl-1,3,5-triazine(16.0g, 44.8mmol)와 tetrakis(triphenylphosphine)palladium(1.04g, 0.90mmol)을 넣고 교반시켰다. 그리고 물에 포화된 potassuim carbonate(15.5g, 112mmol)을 넣고 100℃에서 8시간 동안 가열하여 환류 시켰다. 반응 완료 후 반응액에 물을 넣고 dichloromethane(DCM)로 추출한 다음 magnesium sulfate anhydrous로 수분을 제거한 후, 필터하고 감압 농축하였다. 이렇게 얻어진 잔사를 flash column chromatography로 분리 정제하여 화합물 1-5(26.4g, 92%)를 얻었다.
HRMS (70eV, EI+): m/z calcd for C45H27N3O2: 641.2103, found: 641.
Elemental Analysis: C, 84%; H, 4%
합성예 9: 화합물 1-8의 합성
특허 KR1970000의 합성법을 참고하여 화합물 1-8을 합성하였다.
HRMS (70eV, EI+): m/z calcd for C39H23N3O: 549.1841, found: 549.
Elemental Analysis: C, 85%; H, 4%
합성예 10: 화합물 1-10의 합성
특허 KR1788094의 합성법을 참고하여 화합물 1-10을 합성하였다.
HRMS (70eV, EI+): m/z calcd for C45H27N3O2: 641.2103, found: 641.
Elemental Analysis: C, 84%; H, 4%
합성예 11: 화합물 1-146의 합성
특허 KR1986260의 합성법을 참고하여 화합물 1-146을 합성하였다.
HRMS (70eV, EI+): m/z calcd for C46H28N2OS: 656.1922, found: 656.
Elemental Analysis: C, 84%; H, 4%
합성예 12: 화합물 1-168의 합성
특허 KR1970000의 합성법을 참고하여 화합물 1-168을 합성하였다.
HRMS (70eV, EI+): m/z calcd for C39H23N3O: 549.1841, found: 549.
Elemental Analysis: C, 85%; H, 4%
합성예 13: 화합물 2-1의 합성
특허 EP3034581의 합성법을 참고하여 화합물 2-1을 합성하였다.
HRMS (70eV, EI+): m/z calcd for C42H28N2: 560.2252, found: 560.
Elemental Analysis: C, 90%; H, 5%
합성예 14: 화합물 2-3의 합성
특허 KR2019-0000597의 합성법을 참고하여 화합물 2-3을 합성하였다.
HRMS (70eV, EI+): m/z calcd for C48H32N2: 636.2565, found: 636.
Elemental Analysis: C, 91%; H, 5%
합성예 15: 화합물 2-69의 합성
특허 KR2031300의 합성법을 참고하여 화합물 2-69을 합성하였다.
HRMS (70eV, EI+): m/z calcd for C42H28N2: 560.2252, found: 560.
Elemental Analysis: C, 90%; H, 5%
합성예 16: 중간체 I-6의 합성
질소 환경에서 TCI에서 구입한 dibenzofuran-4-ylboronic acid(50g, 236mmol)를 dioxane 0.5L에 녹인 후, 여기에 TCI에서 구입한 1-bromo-3-iodobenzene(73.4g, 259mmol)와 tetrakis(triphenylphosphine)palladium(5.45g, 4.72mmol)을 넣고 교반시켰다. 그리고 물에 포화된 potassuim carbonate(81.5g, 590mmol)을 넣고 100℃에서 8시간 동안 가열하여 환류 시켰다. 반응 완료 후 반응액에 물을 넣고 dichloromethane(DCM)로 추출한 다음 magnesium sulfate anhydrous로 수분을 제거한 후, 필터하고 감압 농축하였다. 이렇게 얻어진 잔사를 flash column chromatography로 분리 정제하여 중간체 I-6(70.9g, 93%)을 얻었다.
HRMS (70eV, EI+): m/z calcd for C18H11BrO: 321.9993, found: 321.
Elemental Analysis: C, 67%; H, 3%
합성예 17: 화합물 3-1의 합성
질소 환경에서 P&H tech에서 구입한 4,4,5,5-tetramethyl-2-(3-(triphenylen-2-yl)phenyl)-1,3,2-dioxaborolane(20g, 46.5mmol)을 dioxane 0.2L에 녹인 후, 여기에 중간체 I-6(15.0g, 46.5mmol)와 tetrakis(triphenylphosphine)palladium(1.07g, 0.93mmol)을 넣고 교반시켰다. 그리고 물에 포화된 potassuim carbonate(16.1g, 116mmol)을 넣고 100℃에서 8시간 동안 가열하여 환류 시켰다. 반응 완료 후 반응액에 물을 넣고 dichloromethane(DCM)로 추출한 다음 magnesium sulfate anhydrous로 수분을 제거한 후, 필터하고 감압 농축하였다. 이렇게 얻어진 잔사를 flash column chromatography로 분리 정제하여 화합물 3-1(22.9g, 90%)을 얻었다.
HRMS (70eV, EI+): m/z calcd for C46H20O: 546.1984, found: 546.
Elemental Analysis: C, 92%; H, 5%
합성예 18: 중간체 I-7의 합성
질소 환경에서 TCI에서 구입한 1-bromodibenzofuran(50g, 202mmol)를 dioxane 0.5L에 녹인 후, 여기에 TCI에서 구입한 3-chlorophenylboronic acid(37.2g, 243mmol)와 tetrakis(triphenylphosphine)palladium(4.67g, 4.04mmol)을 넣고 교반시켰다. 그리고 물에 포화된 potassuim carbonate(69.8g, 505mmol)을 넣고 100℃에서 8시간 동안 가열하여 환류 시켰다. 반응 완료 후 반응액에 물을 넣고 dichloromethane(DCM)로 추출한 다음 magnesium sulfate anhydrous로 수분을 제거한 후, 필터하고 감압 농축하였다. 이렇게 얻어진 잔사를 flash column chromatography로 분리 정제하여 중간체 I-7(51.2g, 91%)을 얻었다.
HRMS (70eV, EI+): m/z calcd for C18H11ClO: 278.0498, found: 278.
Elemental Analysis: C, 78%; H, 4%
합성예 19: 중간체 I-8의 합성
질소 환경에서 중간체 I-7(50g, 179mmol)를 xylene 0.5L에 녹인 후, 여기에 bis(pinacolato)diboron(54.7g, 215mmol)와 Tris(dibenzylideneacetone)dipalladium(0)(1.64 g, 1.79mmol), Tricyclohexylphosphine(2.01g, 7.16mmol) 그리고 potassium acetate(52.7g, 537mmol)을 넣고 8시간 동안 가열하여 환류 시켰다. 반응 완료 후 반응액에 물을 넣고 dichloromethane(DCM)으로 추출한 다음 magnesium sulfate anhydrous로 수분을 제거한 후, 필터하고 감압 농축하였다. 이렇게 얻어진 잔사를 flash column chromatography로 분리 정제하여 중간체 I-8(49.7g, 75%)를 얻었다.
HRMS (70eV, EI+): m/z calcd for C24H23BO3: 370.1740, found: 370.
Elemental Analysis: C, 78%; H, 6%
합성예 20: 화합물 3-2의 합성
질소 환경에서 P&H tech에서 구입한 2-(3-bromophenyl)triphenylene(20g, 52.2mmol)을 dioxane 0.2L에 녹인 후, 여기에 중간체 I-8(21.3g, 57.4mmol)와 tetrakis(triphenylphosphine)palladium(1.21g, 1.04mmol)을 넣고 교반시켰다. 그리고 물에 포화된 potassuim carbonate(18.1g, 131mmol)을 넣고 100℃에서 8시간 동안 가열하여 환류 시켰다. 반응 완료 후 반응액에 물을 넣고 dichloromethane(DCM)로 추출한 다음 magnesium sulfate anhydrous로 수분을 제거한 후, 필터하고 감압 농축하였다. 이렇게 얻어진 잔사를 flash column chromatography로 분리 정제하여 화합물 3-2(27.1g, 95%)을 얻었다.
HRMS (70eV, EI+): m/z calcd for C46H20O: 546.1984, found: 546.
Elemental Analysis: C, 92%; H, 5%
실시예 1
ITO(Indium tin oxide)로 박막 코팅된 유리 기판을 증류수 초음파로 세척하였다. 증류수 세척이 끝나면 이소프로필 알코올, 아세톤, 메탄올 등의 용제로 초음파 세척을 하고 건조시킨 후 플라즈마 세정기로 이송시킨 다음 산소 플라즈마를 이용하여 상기 기판을 10분간 세정한 후 진공 증착기로 기판을 이송하였다. 이렇게 준비된 ITO 투명 전극을 양극으로 사용하여 ITO 기판 상부에 3% NDP-9(Novaled社로부터 시판됨)으로 도핑된 화합물 A을 진공 증착하여 100Å 두께의 정공주입층을 형성하고, 상기 정공주입층 상부에 화합물 A를 1350Å의 두께로 증착하여 정공수송층을 형성하였다. 상기 정공수송층 상부에 화합물 B를 350Å의 두께로 증착하여 정공수송보조층을 형성하였다. 상기 정공수송보조층 상부에 합성예 1에서 합성한 화합물 1-2, 합성예 13에서 합성한 화합물 2-1 그리고 합성예 17에서 합성한 화합물 3-1을 동시에 혼합한 조성물을 호스트로 사용하고 도판트로 PhGD를 10wt%로 도핑하여 진공 증착으로 400Å 두께의 발광층을 형성하였다. 여기서 화합물 1-2, 화합물 2-1 그리고 화합물 3-1은 35:55:10의 중량비로 사용되었다. 이어서 상기 발광층 상부에 화합물 C를 50Å의 두께로 증착하여 전자수송보조층을 형성하고, 화합물 D와 LiQ를 동시에 1:1의 중량비로 진공 증착하여 300Å 두께의 전자수송층을 형성하였다. 상기 전자수송층 상부에 LiQ 15Å과 Al 1200Å을 순차적으로 진공 증착하여 음극을 형성함으로써 유기발광소자를 제작하였다.
ITO/화합물A (3% NDP-9 doping, 100Å)/화합물A (1350Å)/화합물B (350Å)/EML[{Host(화합물 1-2: 화합물 2-1: 화합물 3-1:=35:55:10) 90wt%} + {도판트 (PhGD) 10wt%}] (400Å)/화합물C(50Å)/화합물D:LiQ(300Å)/LiQ(15Å)/Al(1200Å)의 구조로 제작하였다.
화합물 A: N-(biphenyl-4-yl)-9,9-dimethyl-N-(4-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)phenyl)-9H-fluoren-2-amine
화합물 B: N,N-bis(9,9-dimethyl-9H-fluoren-4-yl)-9,9-spirobi(fluorene)-2-amine
화합물 C: 2-[3'-(9,9-Dimethyl-9H-fluoren-2-yl)[1,1'-biphenyl]-3-yl]-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine
화합물 D: 2-[4-[4-(4'-Cyano-1,1'-biphenyl-4-yl)-1-naphthyl]phenyl]-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine
[PhGD]
실시예 2 내지 12 및 비교예 1 내지 10
하기 표 1 내지 표 10에 기재한 조성으로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기발광소자를 제작하였다.
평가
실시예 1 내지 12 및 비교예 1 내지 10에 따른 유기발광소자의 구동전압, 발광효율 및 수명특성을 평가하였다.
구체적인 측정방법은 하기와 같고, 그 결과는 표 1 내지 표 10과 같다.
(1) 전압변화에 따른 전류밀도의 변화 측정
제조된 유기발광소자에 대해, 전압을 0V 부터 10V까지 상승시키면서 전류-전압계(Keithley 2400)를 이용하여 단위소자에 흐르는 전류값을 측정하고, 측정된 전류값을 면적으로 나누어 결과를 얻었다.
(2) 전압변화에 따른 휘도변화 측정
제조된 유기발광소자에 대해, 전압을 0V 부터 10V까지 상승시키면서 휘도계(Minolta Cs-1000A)를 이용하여 그 때의 휘도를 측정하여 결과를 얻었다.
(3) 발광효율 측정
상기 (1) 및 (2)로부터 측정된 휘도와 전류밀도 및 전압을 이용하여 동일 전류밀도(10 mA/cm2)의 발광효율(cd/A)을 계산하였다.
(4) 수명 측정
휘도(cd/m2)를 24000cd/m2 로 유지하고 전류 효율(cd/A)이 97%로 감소하는 시간을 측정하여 결과를 얻었다.
(5) Roll Off (RO) 측정
상기 (1) 및 (2)로부터 측정된 휘도와 전류밀도 및 전압을 이용하여 가장 높은 휘도일 때의 발광효율(max cd/A)에 휘도(cd/m2)가 9000cd/m2 일 때 발광효율(cd/A)을 나누어 Roll Off값을 계산하였다 [=(Max 휘도일 때의 발광효율)/(9000 cd/m2일 때의 발광효율]].
(6) 구동전압 측정
전류-전압계(Keithley 2400)를 이용하여 15mA/cm2에서 각 소자의 구동 전압을 측정하여 결과를 얻었다.
실시예 1 내지 12 및 비교예 1 내지 10의 발광효율, 수명 측정, roll off(RO) 및 구동 전압에 대하여,
비교예 1을 기준으로 한 상대값으로 계산하여 하기 표 1에 기재하였다.
비교예 2를 기준으로 한 상대값으로 계산하여 하기 표 2에 기재하였다.
비교예 3을 기준으로 한 상대값으로 계산하여 하기 표 3에 기재하였다.
비교예 4를 기준으로 한 상대값으로 계산하여 하기 표 4에 기재하였다.
비교예 5를 기준으로 한 상대값으로 계산하여 하기 표 5에 기재하였다.
비교예 6을 기준으로 한 상대값으로 계산하여 하기 표 6에 기재하였다.
비교예 7을 기준으로 한 상대값으로 계산하여 하기 표 7에 기재하였다.
비교예 8을 기준으로 한 상대값으로 계산하여 하기 표 8에 기재하였다.
비교예 9를 기준으로 한 상대값으로 계산하여 하기 표 9에 기재하였다.
비교예 10을 기준으로 한 상대값으로 계산하여 하기 표 10에 기재하였다.
| No. | 조성물: 제1 화합물/제2 화합물/제3 화합물 (중량비) |
구동 전압 (%) |
발광 효율 (%) |
T97 수명 (%) |
RO (%) |
| 실시예 1 | 1-2/2-1/3-1 (35:55:10) |
100% | 102% | 105% | 89% |
| 실시예 2 | 1-2/2-1/3-1 (27:53:20) |
100% | 105% | 100% | 84% |
| 실시예 3 | 1-2/2-1/3-2 (35:55:10) |
99% | 103% | 100% | 87% |
| 비교예 1 | 1-2/2-1 (30:70) |
100% | 100% | 100% | 100% |
| No. | 조성물: 제1 화합물/제2 화합물/제3 화합물 (중량비) |
구동 전압 (%) |
발광 효율 (%) |
T97 수명 (%) |
RO (%) |
| 실시예 4 | 1-2/2-3/3-1 (35:55:10) |
98% | 102% | 103% | 85% |
| 비교예 2 | 1-2/2-3 (30:70) |
100% | 100% | 100% | 100% |
| No. | 조성물: 제1 화합물/제2 화합물/제3 화합물 (중량비) |
구동 전압 (%) |
발광 효율 (%) |
T97 수명 (%) |
RO (%) |
| 실시예 5 | 1-2/2-69/3-1 (35:55:10) |
100% | 102% | 111% | 87% |
| 비교예 3 | 1-2/2-69 (30:70) |
100% | 100% | 100% | 100% |
| No. | 조성물: 제1 화합물/제2 화합물/제3 화합물 (중량비) |
구동 전압 (%) |
발광 효율 (%) |
T97 수명 (%) |
RO (%) |
| 실시예 6 | 1-3/2-1/3-1 (35:55:10) |
100% | 101% | 104% | 90% |
| 비교예 4 | 1-3/2-1 (30:70) |
100% | 100% | 100% | 100% |
| No. | 조성물: 제1 화합물/제2 화합물/제3 화합물 (중량비) |
구동 전압 (%) |
발광 효율 (%) |
T97 수명 (%) |
RO (%) |
| 실시예 7 | 1-4/2-1/3-1 (35:55:10) |
100% | 113% | 106% | 85% |
| 비교예 5 | 1-4/2-1 (30:70) |
100% | 100% | 100% | 100% |
| No. | 조성물: 제1 화합물/제2 화합물/제3 화합물 (중량비) |
구동 전압 (%) |
발광 효율 (%) |
T97 수명 (%) |
RO (%) |
| 실시예 8 | 1-5/2-1/3-1 (35:55:10) |
99% | 107% | 105% | 79% |
| 비교예 6 | 1-5/2-1 (30:70) |
100% | 100% | 100% | 100% |
| No. | 조성물: 제1 화합물/제2 화합물/제3 화합물 (중량비) |
구동 전압 (%) |
발광 효율 (%) |
T97 수명 (%) |
RO (%) |
| 실시예 9 | 1-8/2-1/3-1 (35:55:10) |
99% | 102% | 103% | 86% |
| 비교예 7 | 1-8/2-1 (30:70) |
100% | 100% | 100% | 100% |
| No. | 조성물: 제1 화합물/제2 화합물/제3 화합물 (중량비) |
구동 전압 (%) |
발광 효율 (%) |
T97 수명 (%) |
RO (%) |
| 실시예 10 | 1-10/2-1/3-1 (35:55:10) |
100% | 102% | 110% | 80% |
| 비교예 8 | 1-10/2-1 (30:70) |
100% | 100% | 100% | 100% |
| No. | 조성물: 제1 화합물/제2 화합물/제3 화합물 (중량비) |
구동 전압 (%) |
발광 효율 (%) |
T97 수명 (%) |
RO (%) |
| 실시예 11 | 1-146/2-1/3-1 (35:55:10) |
100% | 104% | 114% | 72% |
| 비교예 9 | 1-146/2-1 (30:70) |
100% | 100% | 100% | 100% |
| No. | 조성물: 제1 화합물/제2 화합물/제3 화합물 (중량비) |
구동 전압 (%) |
발광 효율 (%) |
T97 수명 (%) |
RO (%) |
| 실시예 12 | 1-168/2-1/3-1 (35:55:10) |
99% | 102% | 106% | 84% |
| 비교예 10 | 1-168/2-1 (30:70) |
100% | 100% | 100% | 100% |
표 1 내지 10을 참고하면, 실시예 1 내지 12에 따른 유기발광소자는 비교예 1 내지 10에 따른 유기발광소자와 비교하여 구동전압, 발광효율, 수명특성 및 Roll Off 특성이 현저하게 개선된 것을 확인할 수 있다.
본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
Claims (14)
- 제1 화합물;제2 화합물; 및제3 화합물을 포함하고,상기 제1 화합물은 하기 화학식 Ⅰ 또는 화학식 Ⅱ로 표현되고,상기 제2 화합물은 하기 화학식 Ⅲ로 표현되며,상기 제3 화합물은 하기 화학식 Ⅳ로 표현되는, 유기 광전자 소자용 조성물:[화학식 Ⅰ] [화학식 Ⅱ]
상기 화학식 Ⅰ 및 화학식 Ⅱ에서,Z1 내지 Z6은 N 또는 C-La-Ra이고,Z1 내지 Z3 중 적어도 둘은 N이고,Z4 내지 Z6 중 적어도 둘은 N이고,X1은 O 또는 S이고,La 및 L1 내지 L6은 각각 독립적으로 단일 결합, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로고리기 또는 이들의 조합이고,R1, R2, R6 및 R7은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기, 또는 이들의 조합이고,Ra, R3 내지 R5, 및 R8은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기, 치환 또는 비치환된 티오아릴기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 치환 또는 비치환된 아민기, 할로겐, 시아노기 또는 이들의 조합이고,화학식 Ⅰ의 Ra는 각각 독립적으로 존재하거나 R1 또는 R2와 연결되어 치환 또는 비치환된 헤테로 방향족의 다환식 고리를 형성하고,화학식 Ⅰ의 R3 내지 R5는 각각 독립적으로 존재하거나 인접한 기가 연결되어 치환 또는 비치환된 헤테로 방향족의 다환식 고리를 형성하고,화학식 Ⅱ의 Ra는 각각 독립적으로 존재하거나 R6 또는 R7와 연결되어 치환 또는 비치환된 헤테로 방향족의 다환식 고리를 형성하고,n1 및 n4는 각각 독립적으로 1 내지 3의 정수 중 하나이고,n2 및 n3은 각각 독립적으로 1 내지 4의 정수 중 하나이고,고리 A는 하기 화학식 Ⅱ-1 내지 화학식 Ⅱ-14 중 어느 하나로 표시되고,[화학식 Ⅱ-1][화학식 Ⅱ-2][화학식 Ⅱ-3][화학식 Ⅱ-4]
[화학식 Ⅱ-5] [화학식 Ⅱ-6] [화학식 Ⅱ-7] [화학식 Ⅱ-8]
[화학식 Ⅱ-9] [화학식 Ⅱ-10] [화학식 Ⅱ-11]
[화학식 Ⅱ-12] [화학식 Ⅱ-13] [화학식 Ⅱ-14]
상기 화학식 Ⅱ-1 내지 화학식 Ⅱ-14에서,X2는 O 또는 S이고,R9 내지 R24는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 치환 또는 비치환된 아민기, 할로겐, 시아노기 또는 이들의 조합이고,n5, n7, n10, n13 내지 n15, n17, n18, 및 n20은 각각 독립적으로 1 내지 4의 정수 중 하나이고,n6, n8, n9, n11, n12, n16, 및 n19는 각각 독립적으로 1 또는 2의 정수이고,*은 연결 지점이며;[화학식 Ⅲ]
상기 화학식 Ⅲ에서,L7은 단일 결합, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로고리기 또는 이들의 조합이고,Ar1은 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 디벤조퓨란일기, 치환 또는 비치환된 디벤조티오펜일기 또는 이들의 조합이고,R25는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 치환 또는 비치환된 아민기, 할로겐, 시아노기 또는 이들의 조합이고,n21은 1 내지 4의 정수 중 하나이며,고리 B는 하기 화학식 Ⅲ-1 내지 화학식 Ⅲ-4 중 어느 하나로 표시되고:[화학식 Ⅲ-1] [화학식 Ⅲ-2]
[화학식 Ⅲ-3] [화학식 Ⅲ-4]
상기 화학식 Ⅲ-1 내지 화학식 Ⅲ-4에서,L8 및 L9는 각각 독립적으로 단일 결합, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로고리기 또는 이들의 조합이고,L10은 단일 결합, 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기이고,Ar2 및 Ar3은 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 디벤조퓨란일기, 치환 또는 비치환된 디벤조티오펜일기 또는 이들의 조합이고,R26 내지 R30은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 치환 또는 비치환된 아민기, 할로겐, 시아노기 또는 이들의 조합이고,n22 및 n23은 각각 독립적으로 1 내지 3의 정수 중 하나이고,n25는 1 또는 2의 정수이고,n24 및 n26은 각각 독립적으로 1 내지 4의 정수 중 하나이고,*은 연결 지점이며;[화학식 Ⅳ]
상기 화학식 Ⅳ에서,X3는 O 또는 S이고,L11은 단일 결합, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로고리기 또는 이들의 조합이고,R31 내지 R35는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 치환 또는 비치환된 아민기, 할로겐, 시아노기 또는 이들의 조합이고,n27, n28, 및 n31은 각각 독립적으로 1 내지 4의 정수 중 하나이며,n29 및 n30은 각각 독립적으로 1 내지 3의 정수 중 하나이다. - 제1항에서,상기 제1 화합물은 하기 화학식 Ⅰ-A, 화학식 Ⅱ-A, 화학식 Ⅱ-E, 화학식 Ⅱ-O 및 화학식 Ⅱ-U 중 어느 하나로 표현되는 유기 광전자 소자용 조성물:[화학식 Ⅰ-A] [화학식 Ⅱ-A] [화학식 Ⅱ-E]
[화학식 Ⅱ-O] [화학식 Ⅱ-U]
상기 화학식 Ⅰ-A, 화학식 Ⅱ-A, 화학식 Ⅱ-E, 화학식 Ⅱ-O 및 화학식 Ⅱ-U 에서,Z1 내지 Z6, L1 내지 L6, R1 내지 R9, R12 내지 R14, R20 내지 R24, X1, X2, n1 내지 n5, n8 내지 n10, 및 n16 내지 n20의 정의는 제1항에서와 같다. - 제1항에서,상기 제2 화합물은 하기 화학식 Ⅲ-A 또는 화학식 Ⅲ-F로 표현되는 유기 광전자 소자용 조성물:[화학식 Ⅲ-A] [화학식 Ⅲ-F]
상기 화학식 Ⅲ-A 및 화학식 Ⅲ-F에서,L7 내지 L10, Ar1 내지 Ar3, R25 내지 R30 및 n21 내지 n26의 정의는 제1항에서와 같다. - 제3항에서,상기 화학식 Ⅲ-A는 하기 화학식 Ⅲ-A-1 내지 화학식 Ⅲ-A-3 중 어느 하나로 표현되는 유기 광전자 소자용 조성물:[화학식 Ⅲ-A-1] [화학식 Ⅲ-A-2]
[화학식 Ⅲ-A-3]
상기 화학식 Ⅲ-A-1 내지 화학식 Ⅲ-A-3에서, L7, L8, Ar1, Ar2, R25 내지 R28 및 n21 내지 n24의 정의는 제1항에서와 같고,R46은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 치환 또는 비치환된 아민기, 할로겐, 시아노기 또는 이들의 조합이고,n46은 1 내지 4의 정수 중 하나이다. - 제1항에서,상기 제2 화합물은 하기 화학식 Ⅲ-A-1, 화학식 Ⅲ-A-2 및 화학식 Ⅲ-F 중 어느 하나로 표현되는 유기 광전자 소자용 조성물:[화학식 Ⅲ-A-1] [화학식 Ⅲ-A-2]
[화학식 Ⅲ-F]
상기 화학식 Ⅲ-A-1, 화학식 Ⅲ-A-2 및 화학식 Ⅲ-F에서,R25 내지 R28은 각각 수소이고,n21 내지 n24는 각각 4의 정수이고,L7 내지 L9은 각각 독립적으로 단일 결합 또는 치환 또는 비치환된 페닐렌기이고,Ar1 내지 Ar3은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 페닐기, 또는 치환 또는 비치환된 바이페닐기이다. - 제1항에서,상기 제3 화합물은 하기 화학식 Ⅳ-1 내지 화학식 Ⅳ-4 중 어느 하나로 표현되는 유기 광전자 소자용 조성물:[화학식 Ⅳ-1] [화학식 Ⅳ-2]
[화학식 Ⅳ-3] [화학식 Ⅳ-4]
상기 화학식 Ⅳ-1 내지 화학식 Ⅳ-4에서, L11, R31 내지 R35 및 n27 내지 n31의 정의는 제1항에서와 같다. - 제6항에서,상기 제3 화합물은 상기 화학식 Ⅳ-1 또는 화학식 Ⅳ-4로 표현되는 유기 광전자 소자용 조성물.
- 서로 마주하는 양극과 음극,상기 양극과 상기 음극 사이에 위치하는 적어도 1층의 유기층을 포함하고,상기 유기층은 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 유기 광전자 소자용 조성물을 포함하는 유기 광전자 소자.
- 제8항에 있어서,상기 유기층은 발광층을 포함하고,상기 발광층은 상기 유기 광전자 소자용 조성물을 포함하는 유기 광전자 소자.
- 제9항에 있어서,상기 제1 화합물, 상기 제2 화합물, 그리고 상기 제3 화합물은 각각 상기 발광층의 인광 호스트로서 포함되는 유기 광전자 소자.
- 제10항에 있어서,상기 제1 화합물은 상기 제1 화합물, 제2 화합물 및 제3 화합물의 총 합계 중량에 대하여 약 20 중량% 내지 50 중량%로 포함되고,상기 제2 화합물은 상기 제1 화합물, 제2 화합물 및 제3 화합물의 총 합계 중량에 대하여 약 40 중량% 내지 60 중량%로 포함되며,상기 제3 화합물은 상기 제1 화합물, 제2 화합물 및 제3 화합물의 총 합계 중량에 대하여 약 10 중량% 내지 30 중량%로 포함되는 것인, 유기 광전자 소자.
- 제9항에 있어서,상기 유기 광전자 소자용 조성물은 도펀트를 더 포함하는 유기 광전자 소자.
- 제12항에 있어서,상기 유기 광전자 소자용 조성물은 녹색 발광 조성물인 유기 광전자 소자.
- 제8항에 따른 유기 광전자 소자를 포함하는 표시 장치.
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